Классификация по области применения:

- конструкции зданий: в качестве колонн, конструкций покрытий ( стропильные фермы, элементы связей по покрытию, стальные профилированные настилы), конструкции перекрытий, многоэтажные рамы.

- листовые конструкции: резервуары, бункера, силосы, газгольдеры.

- большепролетные конструкции: вантовые конструкции (покрытия зданий образованные системой канатов из высокопрочной стали), оболочки (стержневые или из 3х слойных панелей), своды и купола до 300м.

- мосты и эстакады.

- высотные сооружения: опоры ЛЭП, теле-радио-башни, мачты, башни сотовой связи.

- крановые конструкции.

- многоэтажные здания.

- прочие конструкции: стальные трубопроводы, спутниковые антенны.

Достоинства:

- высокая прочность, обусловленная высокой плотностью стали .

- относительно небольшой вес, отсюда легкость при транспортировке, изготовлении и монтаже.

- возможность поточного изготовления конструкций, отсюда индустриальность производства.

- водо-газо непроницаемость.

Недостатки:

- подверженность коррозионным повреждениям. Предусматриваются защитные покрытия в виде окраски, оштукатуривания. При наличии коррозионных повреждений уменьшаются расчетные размеры поперечного сечения и снижается предел текучести. В некоторых случаях возможны концентрации напряжений, не учтенные в проекте.

- низкая огнестойкость. При , несущая способность конструкции исчерпывается в течении 10 минут. Предусматриваются защитные покрытия, позволяющие увеличить предел огнестойкости конструкции до 1,5 часов.

- высокая стоимость материалов. Компенсируется небольшим весом конструкции, т.е. небольшим расходом материала, что позволяет снизить нагрузку на нижележащие конструкции и сократить расходы.

- относительно низкая несущая способность при эксплуатации в условиях низких температур (ниже -40 ). При низких температурах не допускается использование высокопрочных сталей, снижается пластичность и прочность сварных соединений. В таких случаях применяются стали обыкновенной прочности с болтовыми соединениями.

Стали применяемые в стальных конструкциях отличаются по прочности и химическому составу.

По прочности:

-стали обычной прочности

- повышенной прочности

- высокопрочные

Сталь - сплав железа с углеродом в который добавляются примеси для улучшения свойств материалов.

Химический состав сталей оговорен в государственных стандартах. В него могут входить добавки в виде кремния, меди, марганца, хрома (они улучшают свойства стали); сера и фосфор являются нежелательными, они приводят к снижению прочности стали.

При выплавке строительных сталей образуются включения кислорода. По степени содержания газов различают:

- кипящая сталь с включениями кислорода, что снижает ее прочность.

- спокойная сталь. Раскисляется с помощью добавок, получается однородная структура и высокая прочность.

- полуспокойная.

Сталь характеризуется маркой стали и показателем свариваемости. Марка: С245 (цифры- предел текучести в МПа). С235-С440.

Показатель свариваемости зависит от химического состава и является определяющим при назначении видов соединений в конструкции. Св>0,55 то сварка не рекомендуется, заменяется болтовыми соединениями.

Сортамент сварного проката.

Основные виды проката:

- листовой.

- фасонный.

- трубы.

Листовой выполняется в 2х видах: сталь универсальная и толстолистовая. Толщина 2,5;3;4 далее кратно 2мм до 22мм; 25;28;30;33;36;40;45;50;55;60;70;80;100;120.

Ширина листов до 1200мм кратно 10мм; 1250; 1300 и более с шагом 100мм.

Обозначение: ширина х толщина- 100х8

Из листового проката изготавливаются гнутые профили- уголки гнутые равнополочные и неравнополочные. Характеризуются радиусом закругления и толщиной листа. Обозначение: Гн. L 800х80х5

Гнутые швеллера. Характеризуются шириной полок, радиусом закругления, высотой сечения и толщиной листа. Обозначение: Гн. [ 400х200х10. Есть еще С образного сечения. Гн. С 250х80х4

Фасонный прокат- сталь уголковая (прокатные уголки): L 75х8; L 75х75х8.

Прокатные швеллера с внутренним уклоном граней и параллельными полками

Двутавры бывают: 1. Балочные 2. Широкополочные 3. Колонные

Балочный применяют в перекрытиях, конструкций рабочих площадок и в элементах покрытий зданий (при небольших пролетах), в конструкциях двухветвевых колонн.

Колонный двутавр применяются в качестве отдельно стоящих опор, при центральном сжатии или сжатием изгибом в 2х плоскостях.

Широкополочный двутавр применяется как балки в рамных системах в качестве колонн каркасных зданий, в покрытиях зданий при скатных кровлях.

Тавровые профили: - разрезка двутавра. Обозначаются: ┴ 17,5 шт1; ┴15БТ2. Применяются в элементах стропильных ферм, в качестве элементов сквозных или пространственных конструкций.

Трубы бывают: 1.Бесшовные и 2. Прямошовные

Трубы применяются в элементах пространственных конструкций, высотных сооружений, колонн общественных зданий, отдельно стоящих опор, элементы сыязи, крановых конструкций и т.д.

Гнутосварные квадратные или прямоугольные профили (квадратные или прямоугольные трубы)

Применяются данные профили в основных колоннах зданий, элементах стропильных ферм, связей по покрытию, вертикальные связи по колоннам, элементы фахверка и т.д.

Тема: Расчет стальных конструкций по предельным состояниям

Основные положения расчета по предельным состояниям:

1. Все конструкции должны удовлетворять двум требованиям по предельным состояниям:

а) Нарушение первого предельного состояния приводит к потере несущей способности (исчерпание прочности или потери устойчивости) и ее полной непригодности к дальнейшей эксплуатации. Для 1 группы предельных состояний выполняются следующие характеры расчета: при действии статических нагрузок расчета на прочность, общую и местную устойчивость при динамических нагрузках или знакопеременных выполняются расчеты на выносливость конструкций.

Б) Нарушений второго группы предельных состояний делает невозможным дальнейшей эксплуатацию конструкций, при этом для 2 группы выполняется расчет по деформациям (прогибы, отклонения от вертикали или проектного положения)

2. В расчетах используются нормативные и расчетные нагрузки. Нормативные применяются на основе строительных норм и правил или технического здания. Расчетынагрузки отражают фактические величины нагрузок возможные в ходе эклплуатации.

ψ

Ψ-сочетание нагрузок

Расчет по 1 группе предельных состояний выполняются на расчетной нагрузке. Расчет по 2 группе предельных состояний выполняются на нормативные или статические значения нагрузок.

3. В расчетах используются нормативные и расчетные сопротивления сталей(например Ryn и Run)

Ryn – нормативное сопротивление стали по пределу текучести

Run - нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению.

Ry=Ryn/γ_m Ru=Run/γ_m Где γ_m – коэф. надежности материал >1.

Диаграмма растяжения-сжатия стали

Проверка прочности конструктивного элемента, согласно методу предельных состояний записывается след.образом:

γ_c – коэф.условия работы конструкции.